JP2009109216A - Ｘ線ｃｔ装置及びｘ線ｃｔ装置を用いた撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体放射線検出器の寿命を伸ばすことができるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置１は、内部にＣｄＴｅ検出器を設けた検出器格納装置６、加熱処理装置１８及び検出器移動装置２４を有する。ターンテーブル３を回転させ、ターンテーブル３上の被検体に電子線加速器２からのＸ線ファンビーム４４を照射する。被検体を透過したＸ線がＣｄＴｅ検出器によって検出される。画像再構成装置３４が得られた検出信号に基づいて断層像を再構成する。その後、被検体を回転テーブル３上に置かない状態で、ＣｄＴｅ検出器がＸ線ファンビーム４４を検出する。この検出信号が閾値以下になったとき、検出器格納装置６が検出器移動装置２４によって加熱処理装置１８まで移動され、検出器格納装置６が加熱処理装置１８内に格納される。検出器格納装置６内のＣｄＴｅ検出器が過熱されてアニール処理される。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を用いた撮像方法に係り、特に、物体の断層像情報を得る産業用のＸ線ＣＴ装置（以下、産業用Ｘ線ＣＴ装置という）に適用するのに好適なＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を用いた撮像方法に関する。

半導体を用いた半導体Ｘ線検出器は、例えば、特表平１０−５１２３９８号公報などに記載されている。特に、化合物半導体であるＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）を用いた半導体Ｘ線検出器を使用し、Ｘ線検出の測定感度を向上させると共に長時間撮影時に問題となる半導体Ｘ線検出器の出力低下現象を防止した産業用Ｘ線ＣＴ装置は、特開２００５−２７４１６９号公報及び特開２００６−１０３６４号公報に記載されている。

化合物半導体であるＣＺＴ（カドミウム亜鉛テルライド）を用いた半導体Ｘ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置において、画像撮影中に半導体Ｘ線検出器を１０℃から１００℃に加熱することにより、半導体Ｘ線検出器中の暗電流の減少と電荷の移動度と寿命を増大させることが、特開２００７−６２６号公報に記載されている。特開２００７−６２６号公報に記載されたＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線束が増加しても暗電流が増加せずＣＴ撮像に有効である。しかし、特開２００７−６２６号公報は、そのＸ線ＣＴ装置で長時間連続撮影した場合及びそのＸ線ＣＴ装置を長期間使用した後の特性については述べていない。

A. Cavallini, B. Fraboni, and W. Dusi: “Compensation processes in CdTe-based components”, IEEE Trans. NS, Vol.52, No.5, pp1964-1967 (2005)は、ＣｄＴｅを用いた半導体Ｘ線検出器に高集積線量を照射するとパルス波高分布がブロードになり出力低下し、特に、その出力低下が30ｋＧｙ以上で顕著に生じることを記載する。その原因はＣｄＴｅ結晶内に再結合中心として働く深い準位が発生するためであると述べられている。

特表平１０−５１２３９８号公報 特開２００５−２７４１６９号公報 特開２００６−１０３６４号公報 特開２００７−６２６号公報 A. Cavallini, B. Fraboni, and W. Dusi: "Compensation processes in CdTe-based components", IEEE Trans. NS, Vol.52, No.5, pp1964-1967 (2005)

高エネルギーＸ線、特に、３〜１２ＭｅＶのＸ線を用いる大型の産業用Ｘ線ＣＴ装置では、使用するＸ線源の線量率が非常に高い。高エネルギーの産業用Ｘ線ＣＴ装置では半導体Ｘ線検出器の出力電流を積分して計測するため、パルス波高のブロード化はあまり影響しない。しかしながら、発明者らは、長期間、産業用Ｘ線ＣＴ装置を使用した場合に、ＣｄＴｅを用いた半導体Ｘ線検出器の積分電流出力が集積線量にほぼ比例して低下していくという現象を発見した。ここでいう長期間とは、１日８時間使用した場合で、数ヶ月から数年の期間である。その積分電流出力が低下すると、ＣＴ画像の画質低下が懸念される。半導体Ｘ線検出器の出力低下の主原因は、前述のようにＸ線の照射によりＣｄＴｅ結晶内部に再結合中心が発生し、Ｘ線により半導体Ｘ線検出器内で生成する電子・正孔対が再結合するために出力電流が小さくなることである。これまで、このような長期間に高集積線量を照射された場合における半導体Ｘ線検出器の出力低下を回復させることについては考慮されていなかった。

特開２００７−６２６号公報は、医療用のＸ線ＣＴ装置において画像撮影中に半導体Ｘ線検出器の温度を１０℃から１００℃に加熱することについて述べている。産業用の高エネルギーＸ線ＣＴ装置は従来から特に冷却装置を備えておらず、２０℃近辺の室温で使用される。また、高エネルギーの産業用Ｘ線ＣＴ装置では、使用するＸ線のエネルギーが、１ＭｅＶから１２ＭｅＶであり、医療用Ｘ線ＣＴ装置の１００ｋｅＶから１５０ｋｅＶと比べて１桁から２桁も高い。このため、産業用Ｘ線ＣＴ装置は、半導体Ｘ線検出器の前面（Ｘ線入射側）に設ける散乱線防止用コリメータがヘビイメタル製で数百ｋｇの重量になることが多く、半導体Ｘ線検出器を加熱する場合にはコリメータ及びセンサホルダを同時に加熱する必要がある。それ故に、産業用Ｘ線ＣＴ装置の作動中（撮像中）に半導体Ｘ線検出器を１００℃まで加熱することは非常に困難である。

本発明の目的は、半導体放射線検出器の寿命を伸ばすことができるＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の撮像方法を提供する。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、Ｘ線発生装置から放出されたＸ線を検出する半導体放射線検出器を加熱する加熱装置と、Ｘ線発生装置からのＸ線の放出が停止された後、加熱装置の発熱を制御して、出力が設定出力以下になった前記半導体放射線検出器を加熱する制御装置とを備えたことにある。

長期間（例えば、数ヶ月から数年）の使用によって出力が閾値より低下した半導体放射線検出器を加熱するので、長期間に亘るＸ線の入射により半導体放射線検出器の半導体結晶の深いエネルギー準位に発生した欠陥を消滅させることができ、半導体放射線検出器の出力を回復させることができる。このため、Ｘ線ＣＴ装置に用いられている半導体放射線検出器の寿命を伸ばすことができる。

本発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置に用いられている半導体放射線検出器の寿命を伸ばすことができる。

産業用Ｘ線ＣＴ装置は、物体の内部形状を観察，計測するために、非常に有用な非破壊検査装置である。最近では自動車の開発品の形状計測、及び自動車部品の鋳造品の巣の分布計測などに、産業用Ｘ線ＣＴ装置が活用されている。大型鋳造品などの断層像を撮影するために、透過力の高い高エネルギーのＸ線を発生する加速器をＸ線源に用いたＸ線ＣＴ装置が開発されている。この産業用Ｘ線ＣＴ装置は、例えば、Ｘ線源として電子線加速器を用い、半導体Ｘ線検出器として短冊形のシリコン半導体を有するＸ線検出器（シリコン半導体Ｘ線検出器）を用いている。このＸ線ＣＴ装置は、被検体をＸ線ファンビームに垂直な軸周りに１回転させて断層像を撮影する、いわゆる第３世代方式のＸ線ＣＴ装置である。

シリコン半導体Ｘ線ＣＴ装置では、高エネルギーのＸ線の検出効率が２０％程度になる。この検出効率は検出器のサイズ及びＸ線エネルギーにより異なる。断層像の密度分解能は、その検出効率（感度）が高いほど向上する。このため、シリコンよりもさらに密度が２倍ほど高く検出効率も約２倍向上できるＣｄＴｅを用いた半導体Ｘ線検出器（以下、ＣｄＴｅ検出器という）の使用が考えられている。

一方の電極をショットキーダイオード電極にしたＣｄＴｅ検出器は、リーク電流が少ないので、Ｘ線検出装置への適用が広く検討されている。しかし、ＣｄＴｅ検出器では、長時間（といっても数十分から数時間程度）のバイアス印加による出力低下現象が知られている。この出力低下を防止するために、特開２００６−１０３６４号公報は、ＣｄＴｅ検出器に通常（ショットキーダイオードで電流が遮断される方向）とは逆のバイアス電圧（ショットキーダイオードの順方向。以下、順方向バイアス）を印加し、出力低下現象を防止することを提案している。

１ＭｅＶ程度のエネルギーのＸ線源を使用した、産業用のＸ線ＣＴ装置は、線量率が４Ｇｙ／ｈ（距離１ｍにて）程度であるので、上記した技術の適用により、ＣｄＴｅ検出器の使用が可能である。より大きな試料（物体）のＸ線ＣＴ撮像を行うために、さらに高いエネルギーのＸ線を利用するＸ線ＣＴ装置も既に使用されている。このようなＸ線ＣＴ装置にＣｄＴｅ検出器を適用する場合には、ＣｄＴｅ検出器はさらに高い線量率のＸ線に曝される。Ｘ線源として例えば６ＭｅＶの加速器を用いた場合には約３０倍、９ＭｅＶであれば約１００倍の線量率となる。ＣｄＴｅ検出器にＸ線もしくはγ線を照射し続けると、特表平１０−５１２３９８号公報にも記載されているように、集積線量３０ｋＧｙ以上で検出器の特性が劣化することが知られている。

したがって、Ｘ線源の線量率が３０倍高ければ、ＣｄＴｅ検出器の特性劣化が顕著になるまでのＸ線ＣＴ装置の運転時間は概略１／３０となることが予想され、ＣｄＴｅ検出器の交換頻度が高くなる。この半導体放射線検出器の交換は、半導体放射線検出器の半導体結晶（例えば、ＣｄＴｅ）の深いエネルギー準位の欠陥が生じることによってもたらされる。深いエネルギー準位の欠陥はＣｄＴｅ半導体結晶のバンドギャップ１．５２ｅＶのほぼ中間、０．７５、０．７９ｅＶにあり、放射線によって生じる電子や正孔の再結合中心となるといわれている。半導体結晶の深いエネルギー準位に生じる欠陥を消滅させる、すなわち、半導体結晶を深いエネルギー準位に欠陥が無い状態に回復させることによって、その深いエネルギー準位の欠陥が生じた半導体放射線検出器を再利用することが可能になる。本発明は、半導体結晶の深いエネルギー準位に生じた欠陥を消滅させ、この欠陥が生じた半導体放射線検出器を再利用するためになされたものである。

発明者らは、半導体放射線検出器に含まれる半導体結晶の深いエネルギー準位に生じた欠陥を消滅させるために種々の検討を行い、半導体放射線検出器を加熱することによって深いエネルギー準位に生じた欠陥を消滅することができ、半導体放射線検出器の出力を回復させることができることを新たに見出したのである。

半導体放射線検出器、例えばＣｄＴｅ検出器の出力があまりにも低下すると、出力される信号のＳ／Ｎ比が低下するため、再構成されたＣＴ画像の画質が低下するという問題も発生する。

陽電子放出断層撮影装置（ＰＥＴ装置）に用いられる半導体放射線検出器においても、放射線の入射により出力が低下する現象が見られる。この半導体放射線検出器に入射される放射線は検診者の体内に投与された放射性核種から放出される線量の低いγ線である。このようなγ線の入射によって半導体放射線検出器の半導体結晶の浅いエネルギー準位に欠陥が生じる。この欠陥は、半導体放射線検出器に印加するバイアス電圧を一時的に切ることによって消滅させることができる。本発明が対象とする半導体結晶の深いエネルギー準位に生じた欠陥は、半導体放射線検出器に印加するバイアス電圧を切っても消滅させることはできない。

半導体放射線検出器に含まれる半導体結晶の深いエネルギー準位に生じた欠陥を消滅させることができる本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である実施例１のＸ線ＣＴ装置を、図１〜図９を用いて以下に説明する。本実施例のＸ線ＣＴ装置１は、物体（例えば、製品）の断層像を撮像する工業用のＸ線ＣＴ装置である。

Ｘ線ＣＴ装置１は、電子線加速器（Ｘ線発生装置）２、ターンテーブル３，スキャナ（テーブル移動装置）４、コリメータ５、検出器格納装置６、半導体放射線検出器であるＣｄＴｅ検出器９、加熱処理装置１８、検出器移動装置２４、信号処理装置３２、コントローラ３３及び画像再構成装置（画像作成装置）３４を備える。電子線加速器２、スキャナ４、コリメータ５、検出器移動装置２４及び信号処理装置３２は、床面に設置されるフレーム３６に設置されている。ターンテーブル３は、水平面内で回転可能であり、スキャナ４により上下動される。コリメータ５は、ターンテーブル３を間に挟むようにして、電子線加速器２と向かい合って配置されている。コリメータ５は、電子線加速器２から放射状になるように、水平方向に並べられた複数（例えば５１２個）の貫通孔（Ｘ線通過孔）４５（図３参照）を有する。

検出器移動装置２４は、図３に示すように、フレーム３６に設置されて上下方向に伸びる支持部材２５、水平方向移動装置２６及び上下方向移動装置２７を有している。支持部材２５は、門型の形状をしており、検出器格納装置６の上方を覆っている。上下方向移動装置２７は、モータ２８、及びモータ２８に連結されるボールネジ２９を有する。モータ２８は支持部材２５に設置される。ボールネジ２９及び一対のリニアガイド３０，３１は、上下方向に伸びており、そして支持部材２５の一方の垂直部に取り付けられている。上記のモータ２８に連結される別のボールネジ２９、及びリニアガイド３０，３１は、上記の垂直部に対向している、支持部材２５の他方の垂直部に取り付けられている。

水平方向移動装置２６は、図４に示すように、それぞれのボールネジ２９と噛み合う別々の移動台４６を有し、各移動台４６に水平方向に伸びるリニア駆動装置４７，４７Ａをそれぞれ設置している。移動台４６は、精度良く上下動するようにリニアガイド３０，３１に噛み合っている。リニア駆動装置４７，４７Ａにそれぞれ設けられる支持部４８，４８Ａ，４９，４９Ａが、検出器格納装置６に取り付けられ、検出器格納装置６を支持している。リニア駆動装置４７，４７Ａの下方にそれぞれリニアガイド（図示せず）が配置されている。リニア駆動装置４７，４７Ａの駆動によって、検出器格納装置６は、各移動台４６に設けられた各リニアガイドにガイドされて水平方向に移動される。

検出器格納装置６は、図３に示すように、上部カバー７及び下部カバー８を有する。下部カバー８は、コリメータ５に設けられたピン６１，６２に着脱可能に取り付けられる。下部カバー８はピン６１，６２によって保持される。上部カバー７は下部カバー８の上方に配置されて下部カバー８に取り付けられている。上部カバー７及び下カバー８は保温材を含む筐体で構成されている。下部カバー８には、複数（例えば５１２個）のＣｄＴｅ検出器９が別々に各貫通孔４５に向き合うように取り付けられている。これらのＣｄＴｅ検出器９は検出器格納装置６内に収納される。ＣｄＴｅ検出器９の個数が多いほど撮影解像度は向上するが、本実施例では５１２個のＣｄＴｅ検出器９が設置されている。

ＣｄＴｅ検出器９の構造を、図６及び図７を用いて具体的に説明する。本実施例に用いられるＣｄＴｅ検出器９は、上面にＰｔ電極及び下面にＩｎ電極が蒸着されたＣｄＴｅ結晶（半導体結晶）１０を有し、これらの電極を有するＣｄＴｅ結晶１０をフレキシブル基板である絶縁基板（図示せず）に接着し、さらに、この絶縁基板をヘビイメタル基板１１に接着して構成されている。Ｐｔ電極及びＩｎ電極を有するＣｄＴｅ検出器９はＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔ検出器である。ヘビイメタル基板１１は、タングステン合金製で、ＣｄＴｅ検出器９を保護すると共に、隣のＣｄＴｅ検出器９に入射したＸ線の散乱及び反跳電子を遮蔽する機能を有する。さらに、ＣｄＴｅ結晶１０のＰｔ電極は端子１４に接続されたボンディングワイヤー１２に接続され、Ｉｎ電極は導電性接着剤１３で絶縁基板に接着されている。このＩｎ電極は配線により端子１５に接続されている。それらの電極間に電圧が印加されている状態でＣｄＴｅ結晶１０にＸ線が入射されると、ボンディングワイヤー１２にＸ線検出信号が出力される。ＣｄＴｅ検出器９の端子１４，１５は、複数のＣｄＴｅ検出器９ごとにまとめられて、上部カバー７の内側に設けられたコネクタ１６に接続される。コネクタ１６は上部カバー７を貫通して上部カバー７の外側に設けられたコネクタ１７に接続される。

加熱処理装置１８は、検出器格納装置６の下方に配置され、コリメータ５を支持する支持部材６０に取り付けられている。加熱処理装置１８は、保温材を設置した筐体２１、及びＣｄＴｅ検出器９を加熱するパネルヒータ１９，２０を有する。筐体２１は支持部材６０に取り付けられており、パネルヒータ１９が水平方向に配置されて筺体２１の水平部に設けられる。パネルヒータ２０が上下方向に配置されて筺体２１の垂直部に設けられている。熱電対２３が筺体２１に設置される。温度制御装置（加熱制御装置）２２は加熱処理装置１８の下方でフレーム３６上に取り付けられる。

コネクタ１７に接続されるケーブル３７は信号処理装置３２に接続される。信号処理装置３２は、ケーブル３８によって、コントローラ３３に接続され、さらに画像再構成装置３４に接続される。表示装置３５は画像再構成装置３４に接続される。コントローラ３３は、ケーブル３９により電子線加速器２に接続され、ケーブル４０によりターンテーブル３及びスキャナ４の各駆動装置（図示せず）に接続される。コントローラ３３は、さらに、ケーブル４１により検出器移動装置２４の水平方向移動装置２６及び上下方向移動装置２７にそれぞれ接続され、ケーブル４２により温度制御装置２２に接続される。

電子線加速器２、ターンテーブル３，スキャナ４、コリメータ５、検出器格納装置６、ＣｄＴｅ検出器９、加熱処理装置１８、検出器移動装置２４、信号処理装置３２及びフレーム３６は、遮蔽室４３内に配置されている。コントローラ３３、画像再構成装置３４及び表示装置３５は遮蔽室４３の外に配置される。

以上に述べたＸ線ＣＴ装置１は、被検体を回転させて一つの横断面を撮影する第３世代のＸ線ＣＴ装置である。ターンテーブル３が回転され、スキャナ４が上下方向において被検体の各横断面での撮影を行うために回転テーブル３を上下に移動させる。

Ｘ線ＣＴ装置１を用いた被検体の撮像方法を、図９を用いて説明する。本実施例の撮像方法は、以下に示すステップ５１〜５９の操作及び処理が実行される。Ｘ線ＣＴ装置１では、通常、最初に空気層の出力を測定する（ステップ５１）。電子線加速器２は、コントローラ３３によりＸ線ファンビームの発生及び停止が制御される。コントローラ３３から作動開始の制御指令が電子線加速器２に入力されると、電子線加速器２はＸ線ファンビーム４４を放出する。空気層の出力の測定とは、物体である被検体をターンテーブル３に載せずにそのＸ線ファンビーム４４をＣｄＴｅ検出器９で測定することである。放出されたＸ線ファンビームは、コリメータ５の貫通孔４５を通ってＣｄＴｅ検出器９のＣｄＴｅ結晶１０に入射される。Ｘ線ファンビームを入射したＣｄＴｅ検出器９は、Ｘ線検出信号を出力する。このＸ線検出信号は、ケーブル３７によって信号処理装置３２に入力される。空気層の出力の測定が終了した後、コントローラ３３は電子線加速器２に作動停止指令を出力する。この指令を入力した電子線加速器２は、Ｘ線の放出を停止する。

その後、被検体のＸ線ＣＴ撮像を実施する（ステップ５２）。ターンテーブル３はコントローラ３３により回転の開始及び停止が制御され、スキャナ４もコントローラ３３により制御されてターンテーブル３の上昇及び下降を調整する。検査員は物体である被検体（図示せず）をターンテーブル３に載せ、被検体を回転テーブル３に取り付ける。検査員は入力装置（図示せず）から検査開始信号をコントローラ３３に入力する。これにより、Ｘ線ＣＴ撮像が開始される。電子線加速器２がケーブル３９によりコントローラ３３からのＸ線照射開始指令を入力し、被検体が置かれている回転テーブル３が、ケーブル４０によりコントローラ３３からの回転開始指令に基づいて回転される。電子線加速器２からのＸ線ファンビーム４４が回転している被検体の、上下方向におけるある横断面に対して照射される。被検体を透過したＸ線は、コリメータ５の貫通孔４５を通ってＣｄＴｅ検出器９に入射され、ＣｄＴｅ検出器９に入射される。ＣｄＴｅ検出器９から出力されたＸ線検出信号は、ケーブル３７によって信号処理装置３２に入力される。信号処理装置３２はＸ線検出信号を増幅しデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、ケーブル３８によりコントローラ３３に入力され、さらに、画像再構成装置３４に入力される。コントローラ３３はこのデジタル信号を画像再構成装置３４に転送する。画像再構成装置３４は、画像再構成により、入力したデジタル信号に基づいてその横断面での断層像情報を作成する。この断層像情報の作成は、Ｘ線の減衰率を用いて作成される。この減衰率は、ステップ５１での空気層の出力の測定でＣｄＴｅ検出器９から出力されたＸ線検出信号を基に得られたデジタル信号Ｓ０とステップ５２において被検体が存在する状態で得られたデジタル信号Ｓ１との比（Ｓ０／Ｓ１）である。

ターンテーブル３がほぼ一回転して一つの横断面におけるＸ線ＣＴ撮像が終了したとき、ターンテーブル３の回転はコントローラ３３からの回転開始指令に基づいて停止される。コントローラ３３からの駆動開始指令を入力したスキャナ４は、回転テーブル３を上方に向かって移動させる。回転テーブル３が所定の距離だけ上昇されたとき、コントローラ３３は駆動停止指令をスキャナ４に出力して回転テーブル３の上昇を停止させる。コントローラ３３には、回転テーブル３の回転角度情報及び上下方向の位置情報がフィードバックされている。回転テーブル３の上昇が停止されたとき、回転テーブル３が回転される。回転している被検体の他の横断面に対してＸ線ファンビーム４４が照射される。ＣｄＴｅ検出器９は、被検体を透過したＸ線を検出し、Ｘ線検出信号を出力する。

以上のように、回転テーブル３の回転開始、その回転停止、及び回転テーブル３の上昇開始、その上昇停止が繰り返され、被検体の、上下方向の全体における各横断面に対するＸ線ＣＴ撮像が終了する。画像再構成装置３４は、各横断面に対するそれぞれのデジタル信号を用いて、被検体の、上下方向の全体における各断層像情報を作成する。これらの断層像情報は表示装置３４に表示される。

Ｘ線ＣＴ撮像が完了したかを判定する（ステップ５３）。撮影すべき他の被検体が存在する場合にはステップ５３の判定は「ＮＯ」となり、他の被検体に対してステップ５１〜５３が繰り返される。撮影すべき被検体が無くなったとき、ステップ５３の判定は「ＹＥＳ」となる。ステップ５３の判定が「ＮＯ」であるとき、検査員は、Ｘ線ＣＴ撮像が完了した被検体を回転テーブル３から取り外し、Ｘ線ＣＴ撮像を次に行う他の被検体を回転テーブル３２に設置する。検査員は、入力装置（図示せず）から検査開始信号をコントローラ３３に入力する。この新たな被検体に対するＸ線ＣＴ撮影が前述のように開始される。

ステップ５３の判定が「ＹＥＳ」になったとき、空気層の出力の測定を実施する（ステップ５４）。ステップ５４では、空気層の出力の測定がステップ５１と同様に測定が行われる。本ステップでの空気層の測定は、作動開始指令がコントローラ３３から電子線加速器２に出力されることによって行われる。ステップ５４において、ＣｄＴｅ検出器９から出力されたＸ線検出信号は信号処理装置３２に入力され、このＸ線検出信号は信号処理装置３２でデジタル信号に変換されてコントローラ３３に入力される。

Ｘ線の放出を停止する（ステップ５５）。ステップ５４での空気層の出力の測定が終了した後、コントローラ３３は、電子線加速器２に作動停止指令を出力する。このため、電子線加速器２からのＸ線の放出が停止される。Ｘ線の放出が停止された状態で、コントローラ３３は、ステップ５６〜５９の処理及び制御を実行する。

半導体放射線検出器（本実施例ではＣｄＴｅ検出器９）からの出力が閾値以下であるかが判定される（ステップ５６）。コントローラ３３は、信号処理装置３２から入力したデジタル信号が閾値より大きいかを判定する。そのデジタル信号が閾値より大きい場合には、Ｘ線ＣＴ装置１によるＸ線ＣＴ撮影が終了する。しかしながら、そのデジタル信号が閾値以下である場合には、コントローラ３３は、ステップ５７〜５９の操作を実行する。ステップ５３での空気層の出力の測定は、ＣｄＴｅ結晶１０の深いエネルギー準位に欠陥が生じているかを判定するステップ５６の判定を行うのに必要なＣｄＴｅ検出器９からの出力、すなわち、この出力に対応した信号処理装置３２からの出力（デジタル信号）を得るために行われるのである。

検出器格納装置を加熱処理装置に格納する（ステップ５７）。ステップ５６の判定が「ＹＥＳ」になったとき、コントローラ３３は、作動停止の制御指令を電子線加速器２に出力する。これによって、電子線加速器２の運転が停止され、Ｘ線ファンビーム４４の放出が停止される。コントローラ３３はケーブル４１を通して駆動指令を水平方向移動装置２６に出力し、リニア駆動装置４７，４７Ａが駆動される。検出器格納装置６がリニアガイドに沿ってコリメータ５から遠ざかる方向に移動し、下部カバー８がコリメータ５に設けられたピン６１，６２から外される。検出器格納装置６が水平方向において所定の位置まで移動した後、コントローラ３３は上下方向移動装置２７に駆動指令を出力する。モータ２８が回転してボールネジ２９が回転する。移動台４６がリニアガイド３０，３１に沿って下降するので、検出器格納装置６が加熱処理装置１８に向かって下降される。検出器格納装置６の下面、すなわち、下部カバー８の下面が筺体２１の水平部の上面に接触したとき、コントローラ３３はリニア駆動装置４７，４７Ａの駆動を停止させる。ＣｄＴｅ検出器９は筺体２１の垂直部と向き合っている。この状態で、検出器格納装置６の加熱処理装置１８への格納が終了する（図８参照）。５１２個のＣｄＴｅ検出器９が加熱処理装置１８に格納される。保温材を設置した下側に位置する筺体２１と保温材を設置した上部カバー７が組み合わされて、パネルヒータ１９，２０で発生する熱が外部に逃げない構造が形成される。

次に、半導体Ｘ線検出器が加熱される（ステップ５８）。コントローラ３３がケーブル４２を通して加熱開始指令を温度制御装置２２に出力する。温度制御装置２２の制御によってパネルヒータ１９，２０のそれぞれに接続された開閉器（図示せず）が閉じられ、パネルヒータ１９，２０に電流が供給される。パネルヒータ１９，２０が発熱し、加熱処理装置１８に格納された検出器格納装置６内の各ＣｄＴｅ検出器９が加熱される。温度制御装置２２は、熱電対２３で検出された温度に基づいてパネルヒータ１９，２０のそれぞれに供給される電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する。この電流制御によって、ＣｄＴｅ検出器９の加熱温度が、１２０℃から１５０℃の範囲に制御される。ＣｄＴｅ検出器９の加熱は、半導体結晶であるＣｄＴｅ結晶１０の深いエネルギー準位に発生した欠陥を消滅させるために、設定時間の間行われる。コントローラ３３は、加熱後、設定時間が経過したとき、温度制御装置２２に加熱停止指令を出力する。この加熱停止指令を入力した温度制御装置２２は、上記の加熱器を開き、パネルヒータ１９，２０への電流の供給を停止させる。ＣｄＴｅ検出器９の加熱が停止される。

検出器格納装置をコリメータに設置する（ステップ５９）。コントローラ３３は、検出器格納装置６を元の位置に戻すために、上下方向移動装置２７に駆動指令を出力する。モータ２８が回転して移動台４６が上昇するので、検出器格納装置６も上昇する。ＣｄＴｅ検出器９が貫通孔４５と向き合う位置まで上昇したとき、モータ２８の回転が停止される。コントローラ３３が駆動指令を水平方向移動装置２６に出力する。これによりリニア駆動装置４７，４７Ａが駆動され、検出器格納装置６がコリメータ５に向かって移動される。コリメータ５に設けられたピン６１，６２が下部カバー８の垂直部に形成された２つの孔内に挿入され、その垂直部の側面がコリメータ５の側面に接触したとき、リニア駆動装置４７，４７Ａの駆動が停止される。以上の操作により、検出器格納装置６がコリメータ５に設置される。

以上に述べたステップ５１〜５９は、コントローラ３３に予め格納された制御プログラムに基づいて実行される。検査員による検査開始信号の入力以外は、コントローラ３３がその制御プログラムに基づいて、ステップ５１〜５９の操作を実行する。

本実施例は、出力が閾値より低下したＣｄＴｅ検出器９を加熱処理装置１８によって加熱するので、Ｘ線の入射によりＣｄＴｅ結晶１０の深いエネルギー準位に発生した欠陥を消滅させることができる。このため、深いエネルギー準位に発生した欠陥を消滅させることができたＣｄＴｅ検出器９は、閾値よりも著しく高い電圧を有するＸ線検出信号を出力することができる。

深いエネルギー準位に発生した欠陥が加熱によって消滅した状態を、図１０に基づいて説明する。図１０の縦軸はＣｄＴｅ検出器９の出力、すなわち、空気層出力を示している。具体的には、この縦軸は、ＣｄＴｅ検出器９に初めてＸ線を入射したときにおいて、そのＣｄＴｅ検出器９から出力されたＸ線検出信号の電圧（ＣｄＴｅ検出器９の出力）を「１」に規格化して示している。この「１」を初期出力と言う。図１０の横軸はＣｄＴｅ検出器９に対するＸ線の集積線量である。この集積線量は、ＣｄＴｅ検出器９にＸ線を入射している時間、すなわち、Ｘ線ＣＴ装置１の使用時間に対応する。本実施例では、ＣｄＴｅ検出器９の出力の閾値として、初期出力の８０％を設定した。本実施例は、図９に示すように、ステップ５６の判定においてＣｄＴｅ検出器９の空気層出力が閾値０．８以下になったとき、自動的にＣｄＴｅ検出器９を加熱するアニール処理を実施する。図１０に示す■印は、アニール処理を実施しない場合におけるＣｄＴｅ検出器９の出力の変化を示している。

本実施例では、ＣｄＴｅ検出器９に初めてＸ線が入射されてからの累積線量が９０ｋＧｙに達したとき、ＣｄＴｅ検出器９の空気層出力が閾値である０．８以下になる。このとき、加熱処理装置１８によるアニール処理がＣｄＴｅ検出器９に対して実施され、前述したようにＣｄＴｅ検出器９の出力が回復する。図１０に示す□印は、本実施例においてアニール処理を実施することにより、空気層出力が閾値０．８以下になったＣｄＴｅ検出器９の出力が回復する状態を示している。スッテプ５８において、ＣｄＴｅ検出器９のアニール処理を２〜３回と実施することも可能であり、これにより累積線量が閾値（０．８）になるまでの期間をさらに長くすることができ、ＣｄＴｅ検出器９をより長期に亘って使用することができる。再度、ＣｄＴｅ検出器９の出力が上記の閾値である０．８以下になったとき、ＣｄＴｅ検出器９に対する加熱処理装置１８によるアニール処理が再度実行される。本実施例では、ＣｄＴｅ検出器９を１日８時間使用した場合で、ＣｄＴｅ検出器９が閾値０．８になる累積線量９０ｋＧｙに到達する期間は、約数ヶ月である。

本実施例は、ＣｄＴｅ検出器９の出力を監視してこの出力が閾値以下になったとき、Ｘ線ＣＴ装置１の運転を停止した後に上記のアニール処理をＣｄＴｅ検出器９に対して実行することにより、ＣｄＴｅ結晶１０の深いエネルギー準位に発生した欠陥を消滅させることができ、ＣｄＴｅ検出器９の寿命を延ばすことができる。さらに、ＣｄＴｅ検出器９から出力されたＸ線検出信号に基づいて作成される断層像画像の画質劣化を防止することができる。

本実施例は、水平方向移動装置２６及び上下方向移動装置２７を有する検出器移動装置２４によって、ＣｄＴｅ検出器９を加熱処理装置１８まで移動しアニール処理が終了したＣｄＴｅ検出器９を元の位置まで移動するので、ＣｄＴｅ検出器９の移動を容易に行うことができ、ＣｄＴｅ検出器９の移動に要する時間を短く抑えることができる。検出器移動装置２４は、複数（例えば５１２個）のＣｄＴｅ検出器９を一度に移動できるので、その移動に要する時間を最小限に抑えることができる。また、加熱処理装置１８内で複数（例えば５１２個）のＣｄＴｅ検出器９に対して一度にアニール処理を実施できるので、アニール処理に要する時間も最小限に抑えることができる。このため、本実施例は、複数のＣｄＴｅ検出器９をコリメータ５から取り外して再び元の位置に戻す一連のアニール処理に要する期間を著しく短くすることができる。特に、本実施例は、個々のＣｄＴｅ検出器９ではなく、複数のＣｄＴｅ検出器９を収納した検出器格納装置６を検出器移動装置２４によって移動させるので、複数のＣｄＴｅ検出器９を一度に移動することができる。この検出器格納装置６を加熱処理装置１８に設置することによって、ＣｄＴｅ検出器９に対して一度にアニール処理を実施できるのである。

本発明の他の実施例である実施例２のＸ線ＣＴ装置を、図１１〜図１３を用いて以下に説明する。本実施例のＸ線ＣＴ装置１Ａも、物体（例えば、製品）の断層像を撮像する工業用のＸ線ＣＴ装置である。

Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、実施例１のＸ線ＣＴ装置１から検出器移動装置２４を取り除いた構成を有し、さらに、Ｘ線ＣＴ装置１の加熱処理装置１８及び検出器格納装置６の代わりに加熱処理装置１８Ａが組み込まれた検出器格納装置６Ａを備えている。検出器格納装置６Ａは、コリメータ５に取り付けられ、コリメータ５から取り外せない構造になっている。検出器格納装置６Ａは、支持部材６０に取り付けられた支持部材６４によって下面が支持されている。断熱部材６３が検出器格納装置６Ａとコリメータ５の間に配置される。

検出器格納装置６Ａは、図１２に示すように、上部カバー７及び下部カバー８を有し、複数（例えば５１２個）のＣｄＴｅ検出器９を下部カバー８に設置している。上部カバー７及び下部カバー８の外面には保温材（図示せず）が設けられる。これらのＣｄＴｅ検出器９は、別々に各貫通孔４５に向き合うように配置される。断熱部材６３にも各貫通孔４５が形成されている。加熱処理装置１８Ａはパネルヒータ１９及び熱電対２３を有する。パネルヒータ１９は水平方向に伸びて下部カバー８に設置される。熱電対２も下カバー８に設置される。加熱制御装置２５は、支持部材６０に取り付けられており、熱電対２３に接続されている。

Ｘ線ＣＴ装置１Ａを用いた被検体の撮像方法を、図１３を用いて説明する。本実施例における被検体の撮像方法は、Ｘ線ＣＴ装置１を用いた被検体の撮像方法を示す図９の各ステップのうちステップ５７及び５９を除外した操作及び処理を実行する。ステップ５１〜５６は実施例１と同じである。本実施例でも、電子線加速器２からのＸ線の放出が停止された状態で、ステップ５６の処理及びステップ５８の制御がコントローラ３３によって行われる。ステップ５６の判定が「ＹＥＳ」のとき、電子線加速器２の運転が停止される。本実施例のステップ５８を具体的に説明する。電子線加速器２の運転が停止された状態で、コントローラ３３が加熱開始指令を温度制御装置２２に出力する。温度制御装置２２の制御によってパネルヒータ１９に電流が供給される。パネルヒータ１９の発熱によって、検出器格納装置６Ａ内に格納された、出力が閾値である０．８以下になっている各ＣｄＴｅ検出器９が加熱される。温度制御装置２２は、熱電対２３で検出された温度に基づいてパネルヒータ１９に供給される電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する。この電流制御によって、ＣｄＴｅ検出器９の加熱温度が、１２０℃から１５０℃の範囲に制御される。断熱部材６３は、パネルヒータ１９で発生した熱が金属製で熱容量の大きなコリメータ５に伝わることを抑制し、各ＣｄＴｅ検出器９の加熱効率を高めるために用いられる。

本実施例は、パネルヒータ１９による加熱により、検出器格納装置６Ａ内の各ＣｄＴｅ検出器９がアニール処理され、ＣｄＴｅ結晶１０の深いエネルギー準位に発生した欠陥を消滅させることができる。このため、ＣｄＴｅ検出器９の寿命を延ばすことができる。さらに、ＣｄＴｅ検出器９から出力されたＸ線検出信号に基づいて作成される断層像画像の画質劣化を防止することができる。

本実施例は、実施例１のように検出器格納装置６をコリメータ５と加熱処理装置１８との間で移動させる必要が無い。このため、本実施例のＸ線ＣＴ装置１Ａは、検出器移動装置２４が不要になり、Ｘ線ＣＴ装置１よりも構成が単純化できる。しかしながら、本実施例は、断熱部材６３を設置しているとはいえ、検出器格納装置６Ａからコリメータ５に伝わる熱量を皆無にすることはできないので、複数のＣｄＴｅ検出器９が設定温度まで上昇するのに要する時間が実施例１よりも長くなる。

本発明の他の実施例である実施例３のＸ線ＣＴ装置を、図１４及び図１５を用いて以下に説明する。本実施例のＸ線ＣＴ装置１Ｂも、物体（例えば、製品）の断層像を撮像する工業用のＸ線ＣＴ装置である。

Ｘ線ＣＴ装置１Ｂは、実施例１のＸ線ＣＴ装置１から加熱処理装置１８及び検出器移動装置２４を取り除いた構成を有している。検出器格納装置６は、コリメータ５に取り付けられ、コリメータ５から取り外せない構造になっている。ただし、複数の（例えば、５１２個）のＣｄＴｅ検出器９は、上カバー７を取り外すことによって検出器格納装置６から取り外せるように構成されている。

Ｘ線ＣＴ装置１Ｂを用いた被検体の撮像方法を、図１５を用いて説明する。本実施例における被検体の撮像方法は、実施例１における図９に示すステップ５１〜５６の操作及び処理を実行し、さらにステップ６６〜６９の作業を実行する。これらのステップのうち、ステップ６６〜６９は検査員が実行する。本実施例では、図９に示すステップ５７〜５９は実行されない。

ステップ５６においてＣｄＴｅ検出器９の出力が閾値である０．８以下になっていると判定されたとき、検出器格納装置から半導体Ｘ線検出器が取り出される（ステップ６６）。検査員は、検出器格納装置６の上カバー７を取り外し、検出器格納装置６内から複数のＣｄＴｅ検出器９を取り出す。取り出された半導体Ｘ線検出器は加熱炉内に格納される（ステップ６７）。検査員は、取り出したＣｄＴｅ検出器９を、Ｘ線ＣＴ装置１Ｂの側に設置されている加熱炉６５内に収納する。半導体Ｘ線検出器を加熱する（ステップ６８）。検査員は加熱炉６５のスイッチを入れる。複数のＣｄＴｅ検出器９は加熱炉６５内で１２０℃から１５０℃の範囲の温度で加熱される。半導体Ｘ線検出器を検出器格納装置内に設置する（ステップ６９）。ＣｄＴｅ検出器９が所定時間加熱された後、検査員は加熱炉６５のスイッチを切る。これにより、ＣｄＴｅ検出器９の加熱が終了する。検査員は、複数のＣｄＴｅ検出器９を加熱炉６５から取り出して、検出器格納装置６内に設置する。その後、上カバー７が下カバー８に取り付けられる。以上により、本実施例の被検体の撮像方法が終了する。

本実施例も、各ＣｄＴｅ検出器９がアニール処理されるので、ＣｄＴｅ結晶１０の深いエネルギー準位に発生した欠陥を消滅させることができる。このため、ＣｄＴｅ検出器９の寿命を延ばすことができる。さらに、ＣｄＴｅ検出器９から出力されたＸ線検出信号に基づいて作成される断層像画像の画質劣化を防止することができる。

実施例１〜３は、ＣｄＴｅ検出器９を用いたＸ線ＣＴ装置だけでなく、特表平１０−５１２３９８号公報に記載されているII−VI族の化合物半導体（ＣｄＴｅ：Ｃｌ、ＣｄＩ−ＸＺｎＸＴｅ、ＣｄＴｅＩ−ＸＳｅＸ、及びＣｄＩ−ＸＺｎＸＴｅ：Ｃｌ、ＧａＡｓ、ＨｇＩｎ）、及びＴｌＢｒ(臭化タリウム)などの化合物半導体を用いた半導体Ｘ線検出器を用いたＸ線ＣＴ装置にも適用することができる。

本発明の好適な一実施例である実施例１のＸ線ＣＴ装置の構成図である。 図１に示すＸ線ＣＴ装置平面図である。 図２のIII−III断面図である。 図３のIV−IV断面図である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 図３に示す半導体Ｘ線検出器の平面図である。 図６に示す半導体Ｘ線検出器の側面図である。 検出器格納装置を加熱処理装置に格納した状態を示す縦断面図である。 実施例１における撮像方法のフローチャートである。 実施例１における検出器の出力と集積線量の関係を示す特性図である。 本発明の他の実施例である実施例２のＸ線ＣＴ装置の構成図である。 図１１に示す検出器格納装置付近の詳細構造図である。 実施例２における撮像方法のフローチャートである。 本発明の他の実施例である実施例３のＸ線ＣＴ装置の構成図である。 実施例３における撮像方法のフローチャートである。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ…Ｘ線ＣＴ装置、２…電子線加速器、３…ターンテーブル、４…スキャナ、５…コリメータ、６，６Ａ…検出器格納装置、７…上カバー、８…下カバー、９…半導体Ｘ線検出器、１８，１８Ａ…加熱処理装置、２４…検出器移動装置、２６…水平方向移動装置、２７…上下方向移動装置、３２…信号処理装置、３３…コントローラ、３４…画像再構成装置。

Claims (13)

1. Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から放出されたＸ線を通過させるＸ線通過孔を有するコリメータと、前記Ｘ線通過孔を通過した前記Ｘ線を検出する半導体放射線検出器と、前記半導体放射線検出器を加熱する加熱装置と、前記Ｘ線発生装置からの前記Ｘ線の放出が停止された後、前記加熱装置の発熱を制御して、出力が設定出力以下になった前記半導体放射線検出器を加熱する制御装置とを備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記コリメータに形成された複数の前記Ｘ線通過孔に対向してそれぞれ設けられた複数の前記半導体放射線検出器を収納する検出器格納装置を備えた請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記検出器格納装置の設置位置から前記加熱装置の位置まで前記検出器格納装置を移動させる検出器移動装置を備えた請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記検出器移動装置は、前記検出器格納装置を水平方向において前記コリメータから離したりそれに近づけたりする第１移動装置、及び前記検出器格納装置を上下方向に移動させる第２移動装置を含んでいる請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記コリメータに形成された各Ｘ線通過孔に別々に対向して形成されて前記半導体放射線検出器にＸ線を導く別のＸ線通過孔が形成され、前記コリメータと前記検出器格納装置の間に配置された断熱装置を備えた請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記半導体放射線検出器は前記Ｘ線を入射する化合物半導体を含んでいる請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記化合物半導体がＣｄＴｅである請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. Ｘ線発生装置から放出されて被検体を透過し、コリメータに形成されたＸ線通過孔を通過したＸ線を、半導体放射線検出器によって検出し、
   前記Ｘ線の検出によって発生する前記半導体放射線検出器の出力に基づいて、断層画像を作成し、
   前記半導体放射線検出器の出力が設定出力以下になったとき、前記Ｘ線発生装置からの前記Ｘ線の放出が停止された状態で、前記半導体放射線検出器を加熱することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を用いた撮像方法。
9. 出力が設定出力以下になった前記半導体放射線検出器を設置されている位置から取り外し、取り外された前記半導体放射線検出器を加熱し、加熱後、前記半導体放射線検出器を前記設置位置に取り付ける請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置を用いた撮像方法。
10. 前記半導体放射線検出器の加熱は、前記コリメータに形成された複数の前記Ｘ線通過孔に対向してそれぞれ設けられた複数の前記半導体放射線検出器を収納している検出器格納装置を加熱することによって行う請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置を用いた撮像方法。
11. 前記検出器格納装置の加熱は、前記検出器格納装置を前記検出器格納装置の設置位置から加熱装置の位置まで移動させ、前記加熱装置を用いて前記検出器格納装置を加熱することによって行う請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置を用いた撮像方法。
12. 前記検出器格納装置の移動は、検出器移動装置を用いて行われる請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置を用いた撮像方法。
13. 前記半導体放射線検出器は前記Ｘ線を入射する化合物半導体を含んでいる請求項８ないし請求項１２のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置を用いた撮像方法。

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